Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AMPLIFIER SYSTEM AND DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/090050
Kind Code:
A1
Abstract:
An amplifier system and device, which relate to the field of communications and solve the problem of low power amplification efficiency of an amplifier in the prior art, the amplifier system comprising: at least two stages of amplifiers which are sequentially connected, wherein a static working current value of an Nth stage amplifier of the at least two stages of amplifiers is a value which is obtained after a first value is reduced by a first pre-set multiple, and a static working current value of an (N-1)th stage amplifier is a value which is obtained after a second value is increased by a second pre-set multiple; the first value is a static working current recommendation value corresponding to the Nth stage amplifier, N being any integer greater than or equal to 2; and the second value is a static working current recommendation value corresponding to the (N-1)th stage amplifier. The present solution effectively improves the power amplification efficiency while ensuring a power amplification link linearity.

Inventors:
CHEN HUAZHANG (CN)
ZHANG FAN (CN)
CUI XIAOJUN (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/081913
Publication Date:
June 25, 2015
Filing Date:
July 09, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZTE CORP (CN)
International Classes:
H03F3/20; H03F1/02
Foreign References:
CN102291091A2011-12-21
CN2545778Y2003-04-16
US7253685B22007-08-07
CN101951226A2011-01-19
CN201303314Y2009-09-02
Attorney, Agent or Firm:
KANGXIN PARTNERS, P. C. (CN)
北京康信知识产权代理有限责任公司 (CN)
Download PDF:
Claims:
权 利 要 求 书

1. 一种放大器系统, 包括:

顺序连接的至少两级放大器, 其中, 所述至少两级放大器中第 N级放大器 的静态工作电流值为第一值调小第一预设倍数后的值, 且第 N-1级放大器的静 态工作电流值为第二值调大第二预设倍数后的值;

所述第一值为所述第 N级放大器对应的静态工作电流推荐值, N为大于或 者等于 2的任一整数; 所述第二值为所述第 N-1级放大器对应的静态工作电流推荐值。

2. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 所述第 N放大器为所述至少两级放 大器中功率容量最大的放大器。

3. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 所述第 N级放大器为所述至少两级 放大器中位于最后一级的放大器。

4. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 所述至少两级放大器均工作在 AB 类。

5. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 所述至少两级放大器均为应用横向 扩散金属氧化物半导体 LDMOS场效应管的放大器。

6. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 所述第一预设倍数及所述第二预设 倍数均为 0.4至 0.6之间的任一数值。

7. 根据权利要求 1所述的放大器系统, 其中, 还包括: 与所述至少两级放大器一一对应连接, 设置为控制所述放大器稳定性工作 的至少两个偏置电路。

8. 根据权利要求 7所述的放大器系统, 其中, 所述偏置电路包括: 设置为调整所述放大器栅极电压的电压调整单元; 与所述电压调整单元相连的温度补偿单元;

及与所述温度补偿单元相连的稳定性电阻。

9. 根据权利要求 7所述的放大器系统, 其中, 还包括: 与所述至少两级放大器及所述至少两个偏置电路分别连接, 设置为给所述 放大器及所述偏置电路供电的供电网络。

10. 一种设备, 包括: 如权利要求 1-9任一项所述的放大器系统。

Description:
一种放大器系统及设备 技术领域 本发明涉及通信领域, 特别涉及一种放大器系统及设备。 背景技术 随着移动通讯的飞速发展, 功率放大电路在基站、 移动终端中的应用越来越广, 级联应用场合愈来愈多, 效率和线性指标要求越来越高。 如何满足放大电路的线性要 求并不断提升效率已经成为功放设计新的挑战 。 作为目前业界主流的器件, 横向扩散金属氧化物半导体 LDMOS场效应管凭借其 良好的性能指标、 可靠的稳定性等优势已经得到了广泛的应用。 而 LDMOS场效应管 的工作特性之一, 是 LDMOS 的增益特性会随着静态工作电流的变化而变化 , 即 LDMOS 场效应管的静态工作电流决定增益形状。 图 1 和图 2 为不同功率等级的 LDMOS场效应管的典型增益曲线。 由 LDMOS场效应管增益曲线可以看出, LDMOS场效应管的静态工作电流对其 放大特性均有显著的影响, 特别是当输入功率较小时。 同时, 该特性不随 LDMOS场 效应管功率等级的不同而变化。 目前业界常采用级联 LDMOS场效应管以实现功率放大, 并对每一级 LDMOS场 效应管按照推荐静态工作电流设置, 以保证各级 LDMOS场效应管的大小信号增益一 致。 虽然此种方式能保证级联放大器的良好线性, 但整体链路的效率不高。 发明内容 本发明实施例要解决的技术问题是提供一种放 大器系统及设备, 在保证功放链路 线性的条件下, 提高功放效率。 为解决上述技术问题, 本发明的实施例提供一种放大器系统, 包括: 顺序连接的至少两级放大器, 其中, 所述至少两级放大器中第 N级放大器的静态 工作电流值为第一值调小第一预设倍数后的值 , 且第 N-1级放大器的静态工作电流值 为第二值调大第二预设倍数后的值; 所述第一值为所述第 N级放大器对应的静态工作电流推荐值, N为大于或者等于 2的任一整数; 所述第二值为所述第 N-1级放大器对应的静态工作电流推荐值。 其中, 所述第 N放大器为所述至少两级放大器中功率容量最 的放大器。 其中, 所述第 N级放大器为所述至少两级放大器中位于最后 级的放大器。 其中, 所述至少两级放大器均工作在 AB类。 其中, 所述至少两级放大器均为应用横向扩散金属氧 化物半导体 LDMOS场效应 管的放大器。 其中, 所述第一预设倍数及所述第二预设倍数均为 0.4至 0.6之间的任一数值。 其中, 上述放大器系统还包括: 与所述至少两级放大器一一对应连接, 设置为控制所述放大器稳定性工作的至少 两个偏置电路。 其中, 所述偏置电路包括: 设置为调整所述放大器栅极电压的电压调整单 元; 与所述电压调整单元相连的温度补偿单元; 及与所述温度补偿单元相连的稳定性电阻。 其中, 上述放大器系统还包括: 与所述至少两级放大器及所述至少两个偏置电 路分别连接, 设置为给所述放大器 及所述偏置电路供电的供电网络。 为解决上述技术问题, 本发明的实施例还提供一种设备, 包括: 如上所述的放大 器系统。 本发明实施例的上述技术方案的有益效果如下 : 本发明实施例的放大器系统, 包括顺序连接的至少两级放大器, 其中, 第 N级放 大器的静态工作电流值为第一值调小第一预设 倍数后的值, 第 N-1级放大器的静态工 作电流值为第二值调大第二预设倍数后的值, 其中第一值为第 N级放大器对应的静态 工作电流推荐值, 第二值为第 N-1级放大器对应的静态工作电流推荐值, N为大于或 者等于 2的任一整数。 通过灵活配置级联放大器的各级静态工作电流 , 在保证功放链 路线性的条件下, 提高了功放效率。 附图说明 图 1为现有技术中 LDMOS场效应管的典型增益曲线一; 图 2为现有技术中 LDMOS场效应管的典型增益曲线二; 图 3为本发明实施例放大器系统的结构示意图; 图 4为现有技术中一放大器系统各级放大器的增 曲线; 图 5为现有技术中一放大器系统各级放大器级联 的增益曲线; 图 6为本发明放大器系统一具体实施例各级放大 的增益曲线; 图 7为本发明放大器系统一具体实施例各级放大 级联后的增益曲线; 图 8为本发明放大器系统一具体实施例的结构示 图。 具体实施方式 为使本发明要解决的技术问题、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。 如图 3所示, 本发明实施例的放大器系统, 包括: 顺序连接的至少两级放大器, 其中, 所述至少两级放大器中第 N级放大器的静态 工作电流值为第一值调小第一预设倍数后的值 , 且第 N-1级放大器的静态工作电流值 为第二值调大第二预设倍数后的值; 所述第一值为所述第 N级放大器对应的静态工作电流推荐值, N为大于或者等于 2的任一整数; 所述第二值为所述第 N-1级放大器对应的静态工作电流推荐值。 本发明实施例的放大器系统, 其中第 N级放大器的静态工作电流值 C1为第一值 X调小第一预设倍数 W后的值,第 N-1级放大器的静态工作电流值 C2为第二值 Y调 大第二预设倍数 Z后的值, 具体为 C1=X-X*W, C2=Y+Y*Z, 其中第一值 X为第 N 级放大器对应的静态工作电流推荐值,第二值 Y为第 N-1级放大器对应的静态工作电 流推荐值, N为大于或者等于 2的任一整数。 通过灵活配置级联放大器的各级静态工 作电流, 在保证功放链路线性的条件下, 提高了功放效率。 其中, 所述第 N级放大器为所述至少两级放大器中功率容量 大的放大器。 此时, 第 N级放大器的静态功耗在整个放大链路中的静 功耗中占比最高, 通过 调小第 N级放大器的静态工作电流, 能够降低第 N级放大器的静态功耗, 从而有效提 高放大链路的功放效率。 同时通过调大第 N-1级放大器的静态工作电流, 保证了放大 链路总体增益在大小信号时基本一致, 保证了放大链路的线性条件。 其中, 大小信号是相对于放大器的动态范围来说的信 号分类, 是两个不同层面或 角度上对放大器特性的描述。 任何实际器件都不是理想线性的, 特别是在其整个动态 范围内。 如果将信号的范围限制在整个动态范围中相对 较小且近似线性的范围内, 剥 离直流偏置取其微分特性, 就得到一个近似的线性模型一即小信号模型, 这将有利于 分析和设计。但如果信号范围比较大(如接近 器件的动态范围), 小信号模型就不再奏 效, 而需考虑大信号 (满功率) 下的器件特性, 大小信号是两个不同场合下使用的参 数, 两者有一定的关联。 其中,所述第 N级放大器为所述至少两级放大器中位于最后 级的放大器,此时, 默认情况下第 N级放大器的功率容量最大, 静态功耗在整个放大链路中的静态功耗中 占比最高, 通过调小第 N级放大器的静态工作电流, 能够有效提高放大链路的功放效 率。 另外, 工作在 A类 (甲类)的放大器, 是指电流连续地流过所有输出器件的一种放 大器。 工作在 B类 (乙类)的放大器, 是指器件的导通时间为 50%的一种放大器。 而工 作在 AB类 (甲乙类;)的放大器, 是指器件的导通时间介于 50%到 100%之间的一种放大 器, 因此 AB类(甲乙类)工作状态的线性和效率状态介 A类和 B类工作状态之间。 由于不同的静态工作点可以决定放大器不同的 工作状态, 因此通过适当调整器件本身 的静态工作电流, 就可以改变场效应管的工作状态, 以达到放大器不同工作状态的变 化。 具体的, 所述至少两级放大器均工作在 AB类。 优选的, 所述至少两级放大器均为应用横向扩散金属氧 化物半导体 LDMOS场效 应管的放大器。 此时, 通过调整放大器的静态工作电流, 能在各级 LDMOS场效应管的大小信号 增益一致的条件下, 提高功放效率, 增加了设备的实用性。且通过合理配置各级增 益, 能够保证功率的有效传输, 减小由于不良匹配导致的功率损耗。 优选的,所述至少两级放大器中除第 N级放大器及第 N-1级放大器外的其余各级 放大器均工作在各自对应的静态工作电流推荐 值下。 此时, 在静态工作电流推荐值下, 各级放大器的大小信号放大特性一致, 级联后 的放大特性也一致, 保证了整体链路的放大特性不随信号的幅度改 变而改变, 保证了 整体链路的良好线性。 优选的, 所述第一预设倍数及所述第二预设倍数均为 0.4至 0.6之间的任一数值。 此时, 假定第 N级放大器的静态工作电流推荐值为 B毫安, 第 N-1级放大器的静 态工作电流推荐值为 A毫安,通过将第 N级放大器的静态工作电流值调整为(0.4 0.6) *B毫安, 同时将第 N-1级放大器的静态工作电流值调整为 (1.4 1.6) *A毫安, 在保 证整体链路线性的条件下, 有效提高了功放效率。 以两级级联放大器为例, 其中第一级放大器和第二级放大器均为应用 LDMOS场 效应管的放大器, 且均工作在 AB类, 假定第一级放大器和第二级放大器的功率增益 POWER GAIN与输出功率 OUTPUT POWER的对应关系曲线分别如图 1、 图 2所示, 增益 G PS 的单位为分贝 dB, 输出功率 P。 ut 的单位为瓦特 WATTS。 其中, 按照传统调整静态工作电流 I D Q的方法, 即第一级放大器和第二级放大器 分别工作在各自的静态工作电流推荐值下, 则第一级放大器 PA1的增益与输出的对应 关系曲线 Gain vs PAlOut和第二级放大器 PA2的增益与输出的对应关系曲线 Gain vs PA20ut分别如图 4所示, 此时各级放大器的大小信号放大特性一致, 且级联后的放大 特性也一致, 级联后的增益曲线 Gain如图 5所示。 其中, 按本发明实施例的放大器系统的调整方法, 如图 6所示, 根据 LDMOS静 态电流对增益曲线的特性, 在保持放大链路大小信号增益不变的情况下, 将第一级放 大器的静态工作电流值调整为第二值调大第二 预设倍数后的值, 使第一级小信号放大 特性改变以及整体增益提高, 同时第二级放大器调整为第一值调小第一预设 倍数后的 值, 使得第二级信号增益减小, 则调整后的放大链路整体增益仍基本保持一致 , 如图 7所示, 保证了整体链路的线性条件。 其中, 本发明实施例的放大器系统还可以包括: 与所述至少两级放大器一一对应连接, 设置为控制所述放大器稳定性工作的至少 两个偏置电路。 此时, 偏置电路能保证各级放大器的正常工作及稳定 性, 从而保证放大链路的正 常传输。 具体的, 所述偏置电路包括: 设置为调整所述放大器栅极电压的电压调整单 元; 与所述电压调整单元相连的温度补偿单元; 及与所述温度补偿单元相连的稳定性电阻。 此时, 电压调整单元能调整放大器的栅极电压, 使放大器偏置到合理的状态, 且 温度补偿单能使放大器保持温度恒定, 避免因温度过高而造成的器件损坏, 同时稳定 性电阻能使放大器保持稳定性工作, 从而保证了放大链路的正常传输。 其中, 本发明实施例的放大器系统还可以包括: 与所述至少两级放大器及所述至少两个偏置电 路分别连接, 设置为给所述放大器 及所述偏置电路供电的供电网络。 另外, 偏置电路和供电网络可以分别包括射频单元和 低频滤波单元, 能够有效防 止射频功率对功放管性能产生的影响。 下面对本发明实施例的另一种实施例举例说明 如下。 如图 8所示, 本发明实施例的放大器系统包括顺序连接的两 级放大器、 与两级放 大器一一对应连接的两个偏置电路、 与两级放大器及两个偏置电路分别连接的供电 网 络, 其中, 偏置电路包括电压调整单元、 温度补偿单元及稳定性电阻, 第一级放大器 和第二级放大器均为应用 LDMOS场效应管的放大器, 且均工作在 AB类, 另外, 第 一预设倍数及第二预设倍数均为 0.4至 0.6之间的任一数值。假定第一级放大器的静态 工作电流推荐值为 A毫安, 第二级放大器的静态工作电流推荐值为 毫安, 则第一 级放大器的静态工作电流值可以调整为 (1.4 1.6 ) * 毫安, 第二级放大器的静态工 作电流值可以调整为 (0.4 0.6) *Bi毫安。 在保证整体链路线性的条件下, 有效提高 了功放效率。 其中, 按本发明实施例放大器系统的调整方法, 如图 8所示的放大器系统的一种 静态工作电流调整情况: 假定第一级放大器为应用功放管 MRF6S20010N的放大器, 第二级放大器为应用功放管 MRF6S27050H的放大器。 按照供应商推荐, 第一级放大 器的静态工作电流推荐值 为 50mA, 第二级放大器的静态工作电流推荐值 为 480mA, 静态工作电流总和为 530mA, 按预设倍数调整后, 第一级放大器的静态工作 电流值可以为 75mA, 第二级放大器的静态工作电流值可以为 290mA, 静态工作电流 总和为 365mA。调整前后静态工作电流总和减小了 165mA,较调整前的整体静态电流 减小了 31%,而在回退 10dB时,较调整前工作电流减小了 90mA,效率提升了近 10%。 在保证整体链路线性的条件下, 有效提高了功放效率。 其中, 按本发明实施例的放大器系统的调整方法, 如图 8所示的放大器系统的另 一种静态工作电流调整情况: 假定第一级放大器的静态工作电流推荐值 为 50mA, 第二级放大器的静态工作电流推荐值 为 500mA, 在保证整体链路增益基本不变的 条件下, 第一级放大器的静态工作电流值可以调整为 75mA, 第二级放大器的静态工 作电流值可以调整为 300mA。调整后的静态工作电流总和减小了 175mA, 比原有静态 工作电流总和减小了约 30%, 此时, 在高回退的应用条件下, 放大链路的功放效率也 有较大提升, 如在 10dB回退时, 工作电流大概能有 10%左右的降低, 在保证整体链 路线性的条件下, 有效提高了功放效率。 本发明实施例的放大器系统, 在不增加电路复杂度的基础上, 且保证功放链路线 性的条件下, 通过灵活配置级联放大器的各级静态工作电流 , 有效提高了功放效率, 且具有相当的灵活性、 简洁性和适用性, 成本低廉, 可广泛应用于各种放大器的技术 设计中。 由于本发明实施例的放大器系统应用于设备, 因此, 本发明实施例还提供了一种 设备, 包括: 如上述实施例中所述的放大器系统。 其中, 上述放大器系统的所述实现 实例均适用于该设备的实施例中, 也能达到相同的技术效果。 以上所述是本发明的优选实施方式, 应当指出, 对于本技术领域的普通技术人员 来说, 在不脱离本发明所述原理的前提下, 还可以作出若干改进和润饰, 这些改进和 润饰也应视为本发明的保护范围。 工业实用性 如上所述, 本发明实施例提供的一种放大器系统及设备具 有以下有益效果: 在不增加电路复杂度的基础上, 且保证功放链路线性的条件下, 通过灵活配置级联 放大器的各级静态工作电流, 有效提高了功放效率, 且具有相当的灵活性、 简洁性 和适用性, 成本低廉, 可广泛应用于各种放大器的技术设计中。